Universidade Salgado de Oliveira Disciplina de Biologia Celular Estrutura e Funções das Organelas Celulares, Ciclo Celular

Transcrição

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2 Universidade Salgado de Oliveira Disciplina de Biologia Celular Estrutura e Funções das Organelas Celulares, Ciclo Celular Profª Larissa dos Santos

3 Núcleo, carioteca e cromatina Procariontes não possuem núcleo O material genético está presente no núcleo e é responsável por transmitir toda a informação das nossas características tanto a nível celular como físicas, tais como a cor do cabelo, altura e nossa aptidão para certas atividades físicas... Núcleo: formato esférico ou ovoide (há exceções) delimitado por uma membrana com composição semelhante a membrana plasmática, uma dupla camada lipoproteica, assim como a mitocôndria Membrana nuclear (Carioteca): não isola o núcleo, comunicação com citoplasma através de poros que permitem o intercâmbio de substâncias entre esses ambientes de forma restrita

4 Estrutura nuclear. Fonte:

5 Núcleo, carioteca e cromatina No espaço delimitado pela carioteca encontramos o nucléolo, estrutura que contém os genes responsáveis por formar o RNA ribossômico (rrna) e as proteínas que compõem os ribossomos. Apesar de o nucléolo ser responsável pela formação dos ribossomos, estes só amadurecem e ficam aptos para a finalização do processo de síntese de proteínas quando chegam ao citoplasma. Algumas células possuem mais de um núcleo (por ex. céls musc esquel) e outras nenhum (por ex. hemácias)

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7 Núcleo, carioteca e cromatina O DNA, nos eucariontes, se apresenta em dupla fita de forma espiralada ou de hélice dentro do núcleo. O que mantém o DNA espiralado dentro do núcleo é a associação a proteínas, na sua maioria histonas, formando a cromatina (DNA + Proteínas) Nucleossomo: unidade principal da cromatina (unidade de DNA dividida em duas espirais, que se enrosca em torno de um disco proteico, composto por proteínas, as histonas e as não-histonas) Heterocromatina: nucleossomos mais condensados (DNA inativo) Eucromatina: nucleossomos mais relaxados ou descondensados (DNA ativo)

8 Nucleossomos. Fonte:

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10 Núcleo, carioteca e cromatina Quando a célula está entrando o processo de divisão celular, a cromatina se duplica e apresenta uma compactação máxima se assemelhando a um bastão (denominado cromossomo), facilitando o transporte do material genético dentro da célula. Todas as nossas células possuem o mesmo conteúdo genético, porém apresentam diferentes funções em determinados tecidos e órgãos porque usam regiões diferentes do DNA para se expressar de acordo com a especialização celular.

11 Informação e expressão gênica Gene: é um segmento de uma molécula de DNA que contém um código para a produção dos aminoácidos da cadeia polipeptídica e as sequências reguladoras para a expressão, embora no genoma humano existam grandes sequências não codificantes A grande maioria dos genes de eucariontes está dividida em éxons e íntrons. A informação para a síntese da cadeia polipeptídica aparece sob a forma de fragmentos codificantes (éxons) separados por regiões não codificantes (íntrons, controlam a expressão gênica, por exemplo) Apenas um pequeno percentual do DNA é composta por genes Representação de um gene. Fonte:

12 Informação e expressão gênica Para que a transmissão da informação genética (síntese proteica) ocorra, 3 tipos de RNA participam dos processos de transcrição e tradução RNA mensageiro (mrna) carrega a informação (sequência de bases nitrogenadas dispostas em trincas conhecidas como códons) para a síntese da proteína, determinando a posição de cada aminoácido que ira formar as proteínas. RNA ribossômico (rrna) constituem estruturalmente e funcionalmente os ribossomos, estruturas que vão auxiliar o trna na decodificação da informação contida no mrna proporcionando a síntese proteica. Nos eucariontes, o rrna será produzido no nucléolo enquanto nos procariontes o processo todo acontece no hialoplasma. RNA transportador (trna) responsável por transportar os aminoácidos que serão adicionados à proteína que está sendo produzida de acordo com a sequência de bases complementares (anticódons) que se liga aos códons do mrna e checam se a posição dos aminoácidos está correta.

13 E como acontece o processo da transmissão da informação genética? Dupla hélice de DNA é desfeita com o auxílio de uma enzima, a helicase Após a separação das fitas, outra enzima, a RNA polimerase, irá iniciar a síntese da molécula de mrna em um processo conhecido como transcrição (essa informação será transmitida através da complementaridade das bases nitrogenadas da fita molde de DNA -adenina, timina, guanina, citosina), com as bases correspondente a molécula de mrna). Todavia no processo da transcrição, a timina do DNA será substituída por uracila quando formar o mrna. Guanina se liga normalmente à citosina.

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15 Transcrição Inicialmente um RNA pré-mensageiro é produzido na transcrição, o qual ainda contém íntrons, mas antes de sair do núcleo em direção ao citoplasma, este irá sofrer um processo conhecido como splicing onde esses íntrons serão retirados dando origem ao mrna funcional, contendo somente as regiões codificantes (éxons) que será capaz de dar origem as diversas proteínas durante a tradução A transcrição nos eucariotos ocorre no núcleo e a tradução no citoplasma. Já nos procariotos, os dois processos ocorrem no citoplasma simultaneamente

16 Tradução Processo em que as proteínas são formadas a partir da leitura do mrna realizada pelos ribossomos, que irão deslizar através do mrna para que o trna traga os aminoácidos e vá montando uma sequência destes através da complementaridade de anticódons com os códons do mrna AUG (código para o aminoácido metionina), chamado de códon de inicialização, através do seu anticódon complementar trazido pelo trna corresponde ao primeiro aminoácido adicionado no processo da síntese e pode permanecer ou não na proteína A identificação de cada aminoácido acontece através de tríades de bases nitrogenadas chamadas de códon

17 Tradução

18 Mitocôndria Compartimentos intracelulares e interações entre as organelas Organela responsável pela produção de energia armazenada principalmente na molécula de ATP (adenosina trifosfato) e utilizada para diversos processos essenciais a célula. Presente em praticamente todos os animais, fungos, alguns protistas e vegetais, apesar de alguns protozoários não a possuírem No caso dos vegetais e algas existe outra organela conhecida como cloroplastos Quanto mais o órgão for metabolicamente ativo, mais mitocôndrias ele terá, pois estas organelas podem mudar seu quantitativo de acordo com a atividade celular (através de fissão ou fusão), pois possuem DNA próprio carregando sua informação genética fazendo várias cópias de si. Membrana externa com porinas (semipermeável), memb interna com cardiolipina (impermeável, apesar de outras ptns transportadoras)

19 Representação mitocondrial. Fonte:

20 Compartimentos intracelulares e interações entre as organelas Peroxissomo Presente em todos os organismos eucariotos tendo um formato mais esférico apresentando quantidades variáveis dependendo do metabolismo da célula. Participa de algumas vias metabólicas, tais como a via de degradação de peróxido de hidrogênio (metabolismo associado à mitocôndria) e da degradação de bases púricas formando, por exemplo, ácido úrico e ureia que são excretados e assim eliminando o excesso de nitrogênio.

21 Compartimentos intracelulares e interações entre as organelas Reticulo endoplasmático O núcleo da célula apresenta duas membranas e a membrana nuclear externa segue formando uma rede de túbulos achatados interconectados chamados de retículo endoplasmático O RE é essencial para síntese de lipídeos e proteínas de membrana que formam a bicamada lipídica da membrana plasmática assim como a membrana de todas as organelas, incluindo a do próprio RE Possui duas regiões: o retículo endoplasmático rugoso (repleto de ribossomos aderidos) e liso As proteínas que serão direcionadas para o núcleo, mitocôndria, ou até mesmo as que estão solúveis no citosol, são produzidas pelos ribossomos livres no citosol. Já as proteínas produzidas pelos ribossomos aderidos ao RE, são direcionadas para o lúmen do RE e poderão compor a membrana plasmática, o complexo de Golgi e até do próprio RE

22 RE

23 Compartimentos intracelulares e interações entre as organelas Complexo de Golgi As proteínas recém-sintetizadas pelo RE são direcionadas para uma organela denominada complexo de Golgi amadurecimento Presente em todos os eucariontes e é formada por membranas dispostas de formas semelhantes sacos achatados chamados de cisternas Ligado à síntese de carboidratos, principalmente os polissacarídeos Nele encontram-se vários grânulos conhecidos como grânulos de secreção e também vesículas de transporte permitindo que toda a comunicação entre os próprios compartimentos do complexo de Golgi

24 Complexo de Golgi

25 Lisossomos Compartimentos intracelulares e interações entre as organelas Formados pelo complexo de Golgi sendo envoltos por membrana que contém enzimas hidrolíticas solúveis, tais como proteases, nucleases, lipases entre outras que funcionam melhor em ph ácido Encontrados em todas as células eucariontes Responsável pela digestão celular, esta organela nada mais é do que uma vesícula que contém diversas enzimas digestivas que foram fabricadas no RE e tem função degradar substâncias que são fagocitadas ou endocitadas pela célula. Também participam do processo de autofagia (digestão parcial da célula) e autólise (digestão total da célula).

26 O ciclo celular O ciclo celular é responsável pela renovação celular que acontece ao longo de todo período da vida dos seres vivos, pois as células estarão em constante renovação como as células epiteliais e sanguíneas

27 Intérfase Antes de iniciar o processo de divisão celular, a célula precisa crescer e produzir aparatos para que a divisão ocorra Intérfase Dividida em três fases de crescimento: G1, S e G2. Ainda existe (em algumas células) uma fase conhecida como G0 ou quiescência, que é definida como o período de repouso da célula G1 (conhecida como gap): ocorre o maior crescimento da célula, quase duplicando de tamanho (intensa produção de proteínas e RNA, produzindo mais membrana plasmática, membranas para complexo de Golgi, retículo endoplasmático e, além disso, ocorre a produção de novas mitocôndrias). A cromatina ainda está na forma de uma única fita de DNA. S ou síntese: duplicação do DNA, intensa síntese de proteínas incluindo as histonas. G2: cél continua crescendo e ocorrendo a síntese de RNA e proteínas e é a fase em que a cromatina começa a se condensar. No processo de interfase nas células animais, os centríolos já se apresentam duplicados

28 Representação da intérfase, seguida da mitose

29 Fonte a51eb4168.jpg?i=

30 Mitose Após a intérfase, a célula iniciará a fase da divisão, a mitose, onde serão produzidas duas células-filhas idênticas (sem alterar o número de cromossomos das células-mãe). A finalidade desse tipo de divisão é a regeneração, renovação de tecidos, crescimento em organismos multicelulares, reprodução de organismos unicelulares. Cinco fases: prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e telófase. Para dar início à mitose, ainda na intérfase ocorre todo o preparo como a duplicação dos cromossomos que permanecem unidos através dos centrômeros Fonte:

31 Mitose Prófase nucléolo começa a desaparecer porque durante a divisão celular a síntese de proteína é interrompida. Ocorre o aumento do volume nuclear. A cromatina disposta de forma desorganizada inicia a condensação se apresentando na forma de cromossomo ainda ligado pelos centrômeros. Nesta fase os centríolos são duplicados migrando para os lados opostos da célula. Prometáfase - A carioteca desaparece. É nesta fase que a cromatina atinge a máxima condensação Metáfase - os cromossomos estão dispostos no meio da célula, formando a linha equatorial. Centríolos já encontrados em polos opostos e irradiam proteínas chamadas de fibras do fuso ou fibra acromática que são os microtúbulos ricos em tubulina

32 Mitose Anáfase - Nesta fase acontece a separação das cromátides irmãs para os polos opostos com o auxílio dos microtúbulos cinetocoriais Telófase por fim, nesta fase ocorre o reaparecimento da carioteca e do nucléolo Após isso, a célula se divide.

33 Mitose

34 Meiose Ocorre em linhagens reprodutivas e é responsável pela formação de gametas Dividida em duas fases: meiose I, conhecida como reducional, onde o número de cromossomos é reduzido à metade, pois no processo de separação, cada célula vai receber um cromossomo duplo e meiose II, conhecida como equacional, onde o número de cromossomos se mantém, com cada célula, recebendo um cromossomo único.

35 Meiose I (reducional) Prófase I nesta fase, a carioteca começa a desaparecer, assim como o nucléolo. A cromatina começa o processo de condensação formando os cromossomos (origem paterna ou materna). Formação dos centrossomos, onde estão os centríolos duplicados, que irão migrar para os polos opostos. Leptóteno nesta fase os cromossomos homólogos estão relaxados e mais distantes. Zigóteno os cromossomos já estão mais compactados e dispostos de forma pareada. Paquíteno nesta fase, ocorre um dos eventos mais importantes, a troca (crossing over) entre partes dos cromossomos homólogos provenientes da mãe e do pai. Nesse processo que só acontece na prófase I é que ocorre a variabilidade genética.

36 Meiose I Prófase I Diplóteno os cromossomos homólogos unidos estão começando a se separar e, neste momento, surge uma forma semelhante a uma bola chamada quiasma, que são os pontos onde ocorreu o crossing over. É nesta fase que podemos visualizar os cromossomos. Diacinese os cromossomos ainda estão unidos pelos quiasmas, mas em processo de separação após ter acontecido o crossing over.

37 Genoma humano: 23 pares de cromossomos Cromossomos homólogos Fonte: br/figuras/corpo/cromosso mos.gif

38 Fonte:

39 Meiose I Metáfase I após a prófase, nesta fase, os cromossomos já pareados estão no estado de condensação máxima e dispostos no meio na linha do equador formando a placa equatorial. As fibras do fuso, já estão presas nos cinetócoros dos cromossomos e prontos para puxá-los na fase seguinte para os polos. Esta é a fase preparatória para que cada célula-filha receba a metade dos cromossomos. Somente na meiose I os cromossomos estão um do lado do outro sendo chamados de cromossomos homólogos. Anáfase I - ocorre a separação dos cromossomos homólogos sendo puxadas para os polos opostos. Telófase I - cada célula já recebeu um dos cromossomos homólogos, a carioteca e o nucléolo reaparecem e os centríolos se dividem, ficando cada par em uma célulafilha. Os cromossomos começam a se desespiralizar e finalmente ocorre acitocinese.

40 Fonte:

41 Meiose II (equacional) A prófase II acontece tão rapidamente que nem é citada. Porém, é importante destacar que na meiose II não ocorre crossing over. Na metáfase II, os cromossomos não são homólogos, pois já houve a separação na metáfase desta forma, Na anáfase II, ao invés de ter a separação dos cromossomos homólogos, há a separação das cromátides irmãs. Podem ocorrer erros na anáfase dando quantidade diferente de cromossomos em cada célula-filha. E o restante da divisão segue igual à mitose.

42 Fonte: ea8e12-meiose.jpg

43 Controle da multiplicação celular Existem etapas de checagem durante a multiplicação celular Em casos de erros pode haver reparos ou mutações persistentes Células alteradas podem entrar em apoptose e deixarem de ser ameaças.